Спектроскопия потерь энергии электронов
-
Спектроскопия электронных потерь энергии (EELS)
- Метод электронной микроскопии, при котором электроны с узким диапазоном энергий взаимодействуют с материалом.
- Электроны теряют энергию, что позволяет измерить потери энергии и интерпретировать их.
- Включает фононные возбуждения, меж- и внутризонные переходы, плазмонные возбуждения, ионизацию внутренней оболочки и черенковское излучение.
-
История и развитие
- Разработан Джеймсом Хиллером и Р.Ф. Бейкером в 1940-х годах.
- Получил широкое распространение в 1990-х благодаря достижениям в микроскопическом оборудовании и вакуумной технологии.
- Современные приборы позволяют достигать пространственного разрешения до 0,1 нм и энергетического разрешения до единиц МэВ.
-
Сравнение с EDX
- EELS дополняет EDX, измеряя атомный состав, химическую связь, валентность и электронные свойства.
- EELS лучше подходит для элементов от углерода до переходных металлов, особенно для определения степени окисления атомов.
- EDX лучше определяет атомный состав, но менее чувствителен к электронным свойствам.
-
Варианты EELS
- Трансмиссионные EELS: кинетическая энергия 100-300 кэВ, электроны проходят через образец.
- Отражающие EELS: энергия 10-30 кэВ, электроны отражаются от образца.
- Удаленные EELS: электроны взаимодействуют с образцом через кулоновское взаимодействие.
-
Спектр EELS
- Спектр делится на области с низкими и высокими потерями энергии.
- Спектр с низкими потерями содержит фононные и плазмонные пики, информацию о зонной структуре.
- Спектр с высокими потерями содержит границы ионизации, характерные для химического состава.
-
Измерения толщины
- EELS позволяет быстро и надежно измерять локальную толщину.
- Процедура включает измерение спектра потерь энергии и анализ пика с нулевыми потерями.
- Пространственное разрешение ограничено локализацией плазмона и составляет около 1 нм.
-
Измерения давления
- Интенсивность и положение пиков EELS зависят от давления.
- Метод пиковой смены и метод определения пиковой интенсивности используются для измерения давления.
- Метод пиковой интенсивности требует наличия разрешенных и запрещенных переходов с одинаковыми энергиями.
-
Использование в конфокальной геометрии
- Сканирующая конфокальная электронная микроскопия с потерей энергии (SCEELM) позволяет достигать разрешения менее 10 нм.
- SCEELM использует корректор хроматических аберраций для фокусировки электронов с разбросом энергии более 100 эВ.
- Одновременное получение сигналов с нулевыми потерями, малыми потерями и потерями в сердечнике возможно.